[實用新型]大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管

有效

• 申請號: 201821353428.4
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN208847012U
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 趙樹興;華帥;許康鹿;趙洪賓
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28F21/08;F24T10/17
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

本實用新型公開了一種大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管，包括冷凝散熱段、蒸發段和相變工質，冷凝散熱段和蒸發段之間設有絕熱段，蒸發段和絕熱段垂直置于土壤中，冷凝散熱段位于地面之上。蒸發段內壁面設有螺紋型凹槽或凸起與熱管為一體化結構或螺旋鋼圈在熱管內通過脹接連接形成積液槽，蒸發段的螺紋型凹槽或凸起旋向對應設置且表面設有親液材料涂層，冷凝散熱段、絕熱段內壁面則設有疏液材料涂層。本實用新型有益效果是：實現液態相變工質在蒸發段的充分潤濕內壁和連續蒸發，突破了普通重力熱管蒸發段長度限制；實現重力熱管在大長徑比和地溫條件下的高效蒸發及傳熱，且充液率低；尤其適合于開發利用淺層地熱能。

技術領域

本實用新型屬于淺層地熱能開發利用技術領域，具體涉及一種大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管。

背景技術

近年來，對淺層地熱能的開發利用越來越受到重視，目前大多采用地埋管，例如U型地埋管等。重力熱管作為一種高效傳熱元件，它依靠重力作用使工質在管內冷凝回流完成相變傳熱循環，具有高效導熱性、均溫性、熱二極管性等特點，在航空航天、微電子、余熱回收等方面得到廣泛應用。但是，傳統的重力熱管蒸發段的長徑比不高，不能直接用于淺層地熱開發利用，需采用大長徑比地埋重力熱管，在地溫條件下當蒸發段長徑比較大時，存在冷凝液體流動不均、不能充分潤濕蒸發壁面、不能完全吸熱蒸發就返回底部液池形成冷池的現象，從而限制重力熱管的長度和影響傳熱效果。

發明內容

為了解決現有技術中重力熱管不能直接用于淺層地熱開發利用及其在地溫條件下當蒸發段長徑比較大時，存在冷凝液體流動不均、不能充分潤濕蒸發壁面、不能完全吸熱蒸發就返回底部液池形成冷池，從而限制重力熱管的長度和影響傳熱效果的缺點，本實用新型提供了一種大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管。

一種大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管，該大長徑比地埋重力熱管包括：冷凝散熱段、蒸發段和相變工質，所述冷凝散熱段和蒸發段之間設有絕熱段，所述蒸發段和絕熱段垂直置于土壤中，所述冷凝段位于地面之上。該地埋重力熱管蒸發段長徑比大于100。蒸發段內壁面設有螺紋型凹槽或凸起，形成積液槽，其內壁面設有超親液材料TiO₂涂層。絕熱段外壁面設有防水防腐性能的保溫層，其內壁面與位于地面之上的冷凝散熱段內壁面設有疏液材料Ni-P涂層，可以促使冷凝液體形成珠狀凝結，提高冷凝換熱系數。相變工質采用適合于土壤恒溫層能正常高效工作的新型納米流體或自濕潤流體，管內充液率在15％～20％左右。

本實用新型有益效果為：

通過在蒸發段內壁設置螺紋型凹槽或凸起及內表面做超親液處理，實現液態相變工質在蒸發段的充分潤濕內壁和連續蒸發，進而突破了普通重力熱管蒸發段長度限制，實現了重力熱管在大長徑比和地溫條件下的高效蒸發及傳熱，且充液率低，該地埋重力熱管特別適合于開發利用淺層地熱能。

附圖說明

圖1為本實用新型大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管結構剖面示意圖；

圖2為本實用新型大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管的螺紋型凹槽結構局部剖面示意圖；

圖3為本實用新型大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管的螺紋型凸起結構局部剖面示意圖；

圖4為本實用新型大長徑比附壁旋流蒸發型地埋重力熱管的螺旋盤管結構示意圖。

圖中

1、注液口 2、冷凝立管 3、絕熱段

4、蒸發段 5、相變工質 6、螺紋型凹槽或凸起

7、保溫結構 8、土壤恒溫層 9、土壤變溫層

10、冷凝盤管 11、螺旋盤管

具體實施方式